[发明专利]一种宽输入全桥LLC谐振变换器数字移相控制方法及装置

说明书

本发明属于谐振开关变换器技术领域，具体涉及一种宽输入全桥LLC谐振变换器数字移相控制方法及装置，用于解决谐振开关变换器电路会随着开关频率的提高开关损耗增加效率降低的问题，同时拓宽输入电压范围。本发明，包括电源、电源电路、反馈电路、输出负载R₀。本发明，通过数字控制器DSP对输出电压V₀进行采样，将采集到的输出电压V₀与基准电压V_ref进行比较，数字控制器DSP对得到的误差信号进行判断，按照预设的程序DSP通过控制对移相角大小的调节来完成输出电压的调节。变压器后级电路，利用并联稳压调节器，在满负载和宽范围输入条件下都能容易地实现零电压开关。

技术领域

本发明涉及谐振开关变换器技术领域，特别是一种宽输入全桥LLC谐振变换器数字移相控制方法及装置。

背景技术

开关模式电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

开关电源不同于线性电源，开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，产生废热较少。理想上，开关电源本身是不会消耗电能的。电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。相反的，线性电源在产生输出电压的过程中，晶体管工作在放大区，本身也会消耗电能。开关电源的高转换效率是其一大优点，而且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小，重量也会比较轻。

若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时，开关电源比线性电源要好。不过开关电源比较复杂，内部晶体管会频繁切换，若切换电流尚未加以处理，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备，而且若开关电源没有特别设计，其电源功率因数可能不高。

随着汽车行业的飞速发展，能源与环境问题日益严重，清洁环保的新能源电动汽车出现在大众视野里。新能源电动汽车的充电技术的关键就是DC-DC(直流变换)，将通过PFC(功率因素校正)转化为满足汽车电池要求的直流电。研究表明，LLC谐振变换器能够完成宽范围的电压调节，并且不会随着开关频率的提高而增加开关损耗，转换效率也不会随之降低，同时也可以有效减小充电机的体积，随之提高功率密度，因此LLC谐振变换器的研究从而受到学术界和工业界越来越多的关注。

本发明使用数字移相控制方法来实现对LLC谐振变换器输出电压的稳定，其控制思想是：控制电路选择电压环，电压环将检测到的输出电压与基准电压进行比较，得到的误差信号进行判断，将判断结果传输到DSP内部，DSP通过控制由四个开关组成全桥开关实现对移相角α大小的调节，通过改变移相角的大小从而保持输出电压的稳定。该方法用于全桥LLC谐振变换器，具有电路结构简单容易实现，可以在有效相移角范围内实现软开关，同时能提升变换器的效率，实现高频、高效率的开关变换器。

现有技术中，变换器存在开关损耗与导通损耗等难题。在全桥变换器中采用数字移相控制技术，可在不增加电路成本和减小电路体积的前提下，实现零电压启动或零电流关断，使得损耗功率大幅减少；而对于导通损耗，在副边输出整流侧增加开关管，具有更低的正向压降，可以使整体电源效率得到明显提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽输入全桥LLC谐振变换器数字移相控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题，目的在于提供一种方法及装置结合DSP技术，使之具有高频、高效率和电路结构简单容易实现的特点，同时还能较宽的输入电压范围保持输出电压的稳定。

本发明解决上述技术问题提供以下技术方案：